Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали
Союз Советски и
Социалистические
Респубиии.
<1!861941
{б! ) Дополиительяое к aim, casA-ву— (22) Заявлено 04.01. 80 (21). 2865622/18-10
G 01 С 9/18 с присоедиыеииеаа заявки М
Гееуйадстаанный немитет.
СССР ио делам иаабретеиий и открытий
{23) Приоритет—
Опубликовано 07.09.81 Бюллетень ле ЗЗ . (53) УДК 528. .541(088.8) Дата опубликования описания 09.09.81
{72) Авторы изобретения
Особ
Лени
{7!) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЯ
ОТ ВЕРТИКАЛИ
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения угла отклонения
of вертикали в системах управ пения подвижных автоматических обь" ектов (наземных, летательных и под5 водных).
Известны устройства для измерения угла отклонения.от вертикали, основанные на принципе физического маятника, устанавливающегося при неподвижной точке опоры в нааравлении вертикали (1 ).
Недостатком известных устройств для измерения отклонения от верФиtS кали является малый диапазон измерения угла, что обусловливает их применение в основном в качестве индикаторов угла отклонения от вертикали с весьма узким диапазоном измерения - до нескольких угловых граду-. сов .
Ближайшим к предлагаемому являетеи ультразвуковой индикатор наклона, 2 который содержит корпус в виде ста- " кана, наполненного жидкостью, с встроенными в его дно двумя ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями с двумя системами электродов, возбуждаемыми от генератора электрических колебаний, и измери.тельного устройства, выполненного по дифференциальной схеме I 2 ), Измерительное устройство выделяет разность выходных сигналов ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, которая пропорциональна углу наклона корпуса преобразователя.
Недостатком такого устройства является малый диапазон измерения угла наклона, обусловливаемый непараллельност@ю плоскостей излучения пьезоэлектрических элементов уровню жидкости,.помещенной в наклоненный стакан. При этом имеются принципиальньте ограничения измерения угла данным способом, а именно, при наклоне стакана на угол+90 и более
861941 жидкость может вылиться из стакана, обнажив дно и делая невозможным про ведение измерений;
Целью изобретения является расширение диапазона измерения угла наклона до значения, близкого к 180, Эта цель достигается тем, что в . известном устройгтве для измерения угла отклонения от вертикали, содержащем корпус, частично заполнен- 10 ный жидкостью, генератор импульсов, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и измерительное устройство, включенное по дифференциальной схеме, корпус выполнен в 15 виде трубки, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью с воздушным пузырьком, а ультразвуковые пьезоэлек трийеские преобразователи установ- щ лены в торцах трубки и акустически изолированы от корпуса, причем полость трубки вместе с преобразователями полностью герметизирована.
Поскольку радиус изгиба трубки постоянен, положение пузырька однозначно определяет угол наклона корпуса; пби этом время прохождения ультразвуковой волны до воздушного пузырька пропорционально углу наклона корпуса.
Общий вид устройства в разрезе схематично представлен на чертеже.
Устройство содержит корпус в виде трубки 1, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью 2 с воздушным пузырьком 3. В торцах трубки установлены ультразвуковые пьезоэлектрические пре".образователи 4 и 5, акустически изолированные от корпуса демпфирующим ,:материалом б с большим декрементом затухания ультразвуковых колебаний.
Демпфирующий материал б, кроме того, герметиэирует торцы трубки вместе с преобразователями 4 и 5, не давая жидкости испаряться и выливаться.
Излучатели ультразвуковых преоб.— разователей 4 и 5 подключены к генератору 7 электрических импульсов, а выходы приемников преобразователей N
4 и 5 — к измерительному устройству
8, включенному по дифференциальной схеме и выдающему сигнал, пропорциональный углу наклона.
Устройство работает следующим образом.
Генератор 7 вырабатывает короткие электрические импульсы, которые поочередно поступают на излучатели пьезоэлектрических ультразвуковых преобразователей 4 и 5, излучающие в жидкость 2 акустические импульсы.
Ультразвуковые акустические импульсы распространяются в жидкости, заполняющей кольцевую трубку, с определенной скоростью. Достигнув воздушного пузырька 3, часть энергии импульса отражается от границы раздела сред и поступает обратно на преобразователи 4 и 5 ° Отраженные импульсы улавливаются приемниками преобразователей, преобразуются в электрические сигналы, которые затем поступают в измеритетельное устройство 8.
Измерительное устройство, выпо. ненное по дифференциальной схеме, выделяет временные интервалы, пропорциональные расстоянию между краями газового пузырька и торцами трубки.
Выходным сигналом измерительного устройства 8 является разность временных интервалов, полученных в результате поочередного лоцирования газового пузырька импульсами преобразователей 4 или 5, которая пропорциональная углу наклона корпуса 1.
Этим обеспечивается исключение влияния изменения скорости распространения.ультразвуковых колебаний в жидкости, заполняющей трубку
Поочередный запуск излучателей преобразователей 4 и 5 необходим для того, чтобы исключить влияние ультразвуковых импульсов, излучаемых и принимаемых правым 4 и левым5 преобразователями, друг на друга.
Если воздушный пузырек целиком заполняет сечение трубки l возможен одновременный запуск излучателей правого и левого преобразователей, что упрощает схему измерительного устройства 8, Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали имеет более широкий диапазон измерения угла по сравнению с известными аналогичными устройствами. В отличйе от прототипа, который позволяет измерять отклонение от вертикали только в пределах нескольких угловых градусов, данный прибор имеет значительно более широкий диапазон измерения, достигающий +150-170, при сохранении высокой точности и линейности измерения.
861941
Формула изобретения
ВНИИПИ Заказ 6526/33
Тираж 642 Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали, содержащий корпус, частично заполненный жидкостью, генератор импульсов, ультразвуковые
::ьезоэлектрические преобразователи и измерительное устройство, включенное по дифференциальной схеме, отличающийся тем, что, 10 с целью расширения диапазона измерения угла, корпус выполнен в виде трубки, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью с воздушным пузырьком, а ульт- 15, развуковые пьезоэлектрические преобразователи установлены в торцах трубки и акустически изолированы от корпуса демпфирующим материалом, причем полость трубки вместе с преобразователями полностью герметизирована.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Селезнев В.А. Навигационные устройства, М., "Машиностроение", 1974, с. 152-156, 2. Авторское свидетельство СССР
М 551515, кл. G 01 F 23/28, 06.01.76 (прототип).
